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2018.01.11 SiC功率元器件

所谓SiC-MOSFET-体二极管的特性

所谓SiC-MOSFET

上一章介绍了与IGBT的区别。本章将对SiC-MOSFET的体二极管的正向特性与反向恢复特性进行说明。

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如图所示,MOSFET(不局限于SiC-MOSFET)在漏极-源极间存在体二极管。从MOSFET的结构上讲,体二极管是由源极-漏极间的pn结形成的,也被称为“寄生二极管”或“内部二极管”。对于MOSFET来说,体二极管的性能是重要的参数之一,在应用中使用时,其性能发挥着至关重要的作用。

SiC-MOSFET体二极管的正向特性

下图表示SiC-MOSFET的Vds-Id特性。在SiC-MOSFET中,以源极为基准向漏极施加负电压,体二极管为正向偏置状态。该图中Vgs=0V的绿色曲线基本上表示出体二极管的Vf特性,。Vgs为0V即MOSFET在关断状态下,没有通道电流,因此该条件下的Vd-Id特性可以说是体二极管的Vf-If特性。如“何谓碳化硅”中提到的,SiC的带隙更宽,Vf比Si-MOSFET大得多。

而在给栅极-源极间施加18V电压、SiC-MOSFET导通的条件下,电阻更小的通道部分(而非体二极管部分)流过的电流占支配低位。为方便从结构角度理解各种状态,下面还给出了MOSFET的截面图。

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SiC-MOSFET体二极管的反向恢复特性

MOSFET体二极管的另一个重要特性是反向恢复时间(trr)。trr是二极管开关特性相关的重要参数这一点在SiC肖特基势垒二极管一文中也已说明过。不言而喻,MOSFET的体二极管是具有pn结的二极管,因而存在反向恢复现象,其特性表现为反向恢复时间(trr)。下面是1000V耐压的Si-MOSFET和SiC-MOSFET SCT2080KE的trr特性比较。

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如图所示,示例的Si-MOSFET的trr较慢,流过较大的Irr。而SiC-MOSFET SCT2080KE的体二极管速度则非常快。trr、Irr均为几乎可忽略的水平,恢复损耗Err已经大幅降低。

关键要点:

・SiC-MOSFET体二极管的正向特性Vf比Si-MOSFET大。

・SiC-MOSFET体二极管的trr更高速,与Si-MOSFET相比可大幅降低恢复损耗。

SiC(碳化硅)功率元器件的理解和活用事例